بررسی تأثیر آلایش کبالت بر ویژگی های ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی منگنایت la0.5ca0.5mn1-xcoxo3

در این پژوهش، نمونه های منگنایت (25/0 x ??0) la0.5ca0.5 mn1-xcoxo3 به روش تجزیه ی حرارتی نیترات ها و استات های مواد اولیه در حضور اسید سیتریک ساخته شدند و ویژگی های ساختاری، مغناطیسی و الکتریکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل ریتولد پراش های پرتو ایکس نشان داد که همه ی نمونه ها دارای ساختار بلوری ارتورومبیک با گروه فضایی pnma می باشند. در همه ی نمونه های پخت شده در دماهای 800 (800s) و 1350 (1350s) درجه ی سانتی گراد، در ابتدا حجم یاخته ی واحد نمونه ها با افزایش میزان آلایش کبالت تا 025/0x= به صورت منظم تغییر نکرده است و پس از آن با افزایش بیشتر میزان آلایش، حجم یاخته ی واحد نمونه ی 05/0=x دچار کاهش شدید شده است. از آنجا که اندازه ی میانگین شعاع یون های (? 585/0) mnav بین شعاع یونی (? 65/0) +2co و (? 55/0) +3co قرار دارد، ممکن است که در ترکیب های 025/0 x ??0، یون های کبالت به شکل +2co و +3co وجود داشته باشند و نوعی بازتوزیع یونی به شکل+2co + +4mn ?+3co + +3mn در نمونه های 025/0 x ??0 رخ داده باشد. بر خلاف آن با افزایش بیشتر میزان آلایش کبالت، بازتوزیع یونی آهسته تر انجام شده و بیشتر یون های کبالت در سیستم به شکل +3co در نمونه ها ظاهر می شوند. کاهش شدید حجم یاخته ی واحد در نمونه ی 05/0=x را نیز می توان براساس زیاد شدن یون های +3co در سیستم که کوچک تر از یون های mnav هستند، توضیح داد. تصاویر fe-sem نیز تشکیل دانه های میکرومتری و نانومتری را به ترتیب در نمونه های 1350s و 800s تأیید می کنند. در نمونه های 1350s ، در ابتدا با افزایش میزان آلایش تا 025/0=x ، مغناطش (m) و گشتاور مغناطیسی موثر (µeff) افزایش یافته و پس از آن با افزایش بیشتر میزان آلایش تا 05/0=x ، مغناطش و گشتاور مغناطیسی موثر کاهش می یابند. اندازه-گیری های پذیرفتاری مغناطیسی متناوب نشان داد که در همه ی نمونه های 1350s، با افزایش میزان آلایش کبالت حالت نظم بار تضعیف می شود. نمونه های با آلایش کم پخت شده در دمای 1350 درجه ی سانتی گراد، پسماند گرمایی دارند که به دلیل وجود هم زمان دو فاز فرومغناطیس و پادفرومغناطیس و پدیده ی جدایی فاز است. ما هم چنین یک ویژگی از رفتار پسماند گرمایی در نمونه-های 1350s را گزارش کردیم که همان معکوس شدن جهت پسماند گرمایی در نمونه های با میزان آلایش 05/0 x ?? 0075/0 است. نکته ی جالب توجه این پژوهش در این است که درصد کمی از آلایش کبالت (5/0 درصد) می تواند در نمونه ی آلایش نشده ی عایق پخت شده در دمای 1350 درجه ی سانتی گراد، گذار عایق-فلز ایجاد کند. اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی نمونه های 800s نشان داد که همگی این نمونه ها دارای گذار فاز پارامغناطیس به فرومغناطیس هستند و اثری از حالت نظم بار در این نمونه ها مشاهده نشد. اندازه گیری مقاومت الکتریکی نمونه های 800s نیز بیان گر آن است که همگی نمونه های پخت شده در دمای 800 درجه ی سانتی گراد، رفتاری عایق گونه دارند و گذار عایق-فلزدر این نمونه ها مشاهده نشد.